图解计算机底层IO过程及JavaNIO

CPU 简单理解为 计算机处理运算的单元 (大脑) 

磁盘  简单理解为 绝大多数文件持久化存储的地方，从磁盘中IO寻找东西需要转磁头啊 寻址啊 总之就是很慢

内存  简单理解为 为了方便CPU拿数据给进程用，临时存在这。能存储的数据量很小，但是很快啊，啪的一下就能把数据取出来。

内核空间，用户空间  是操作系统层面的，一般进程只能操作用户空间，需要的时候 必须切换到内核空间才能和内存和磁盘交互。

了解详情  虚拟内存与Linux层级结构

 虚拟内存 顾名思义 并不是不是真实的内存地址，分为内核空间，用户空间 所占比例 1：3

通过页表映射，映射到内存的实际物理地址页 

各种应用进程在用户空间中，不能直接调用系统资源，需要通过系统接口切换成内核态。

 

JVM进程想从内存中读取数据过程

1. 先去找JVM对应的虚拟内存地址

2. 找到虚拟内存地址对应的内存物理地址页，看看数据是否在

3. 如果数据不在 就缺页中断，去磁盘里找，找到了刷入内存。如果物理内存满了，依据LRU算法，将淘汰的数据刷入磁盘缓冲区

 

JVM想从磁盘中读取 fuxk.txt文本文件时过程

1. 通过磁盘驱动器，从磁盘中寻址找到数据，暂存在磁盘缓冲区

2. 磁盘缓冲区将数据拷贝到内核缓冲区

3. 内核缓冲区将数据拷贝到用户缓冲区

4. 用户缓冲区将数据拷贝到JVM的内存空间

 

优化的痛点和难点就在于 磁盘IO 和网络IO占用了时间和大量的开销

优化 出发点在于： 1.尽量减少磁盘IO和网络IO的次数  2. 尽量减少IO的大小

 

JavaNIO

创建一块堆外内存，直接受操作系统管理，分配地址和释放基于malloc和free函数。

通过一条Channel通道，直接将JVM内存与堆外内存通道打通，减去了拷贝的这一过程。

原来的内核缓冲区与用户缓冲区之间的拷贝 变成了内核缓冲区与堆外内存的拷贝。

  

MappedByteBuffer 内存映射  主要利用了页缓存

将堆外内存直接映射到一块磁盘物理地址；

关联到虚拟内存页表，页表映射的内存物理地址没有直接缺页中断，切换到内核态缺页操作去磁盘找，找到了放进内存物理地址，堆外内存映射过去就有了，JVM内存也直接能看到了